遼寧省沿海區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及其變化研究
——以2000—2015年為例

么旭陽

(遼寧省生態(tài)環(huán)境保護科技中心，遼寧 沈陽 110161)

引言

生態(tài)系統(tǒng)是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)變化是生態(tài)問題產(chǎn)生的主要驅(qū)動力之一，研究生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量變化對于認識人類活動與生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系具有重要意義[1]。為全面掌握全國生態(tài)環(huán)境狀況，原環(huán)境保護部和中國科學(xué)院于2012年啟動了“全國生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評估”項目，結(jié)果表明10a間全國生態(tài)系統(tǒng)變化劇烈[2,3]。遼寧沿海地區(qū)是遼寧發(fā)展的重心，遼寧沿海經(jīng)濟帶對于遼寧老工業(yè)基地振興具有重要的作用[4]，經(jīng)濟開發(fā)對陸地生態(tài)系統(tǒng)造成巨大壓力，由于開發(fā)歷史長、城鎮(zhèn)化進程快，該區(qū)域在一定程度上仍面臨著生物多樣性減少、生物入侵、森林質(zhì)量不高、濕地功能退化等諸多生態(tài)問題，沿海地區(qū)不同城市的景觀格局均呈現(xiàn)均質(zhì)化發(fā)展，斑塊形狀變化趨于復(fù)雜[5]。因此，本研究利用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，通過對近15a遼寧省沿海區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量變化進行定量分析，揭示其生態(tài)系統(tǒng)宏觀演變的機制和規(guī)律，對實現(xiàn)沿海區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)保護的平衡具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于我國海域最北部，東起鴨綠江口，西至山海關(guān)老龍頭，分屬黃海和渤海。海岸線全長約2110km，地勢總體來說北高南低，坡度緩和，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同季。全年氣溫、降水分布由南向東北和由東南向西北方向遞減。行政區(qū)劃涉及遼寧省丹東、大連、營口、盤錦、葫蘆島6市的28個縣(縣級市、區(qū))，是東北地區(qū)重要的對外開發(fā)平臺。研究范圍以岸線向內(nèi)緩沖100m作為研究區(qū)域，分析區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及其變化。

2 研究方法

選取生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量調(diào)查評價指標(biāo)，采用年生物量、相對生物量密度、年均植被覆蓋度、植被覆蓋度年變異系數(shù)等指標(biāo)對森林、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)進行質(zhì)量評估。

2.1 年生物量

式中，SL_AtBi為生態(tài)系統(tǒng)年生物量；i為年數(shù)；n為森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)影像像元數(shù)；YrBk為第i年第k個像元生物量；Sk為第k個像元面積。

2.2 相對生物量密度

相對生物量密度是指基于像元的生態(tài)系統(tǒng)生物量與該生態(tài)系統(tǒng)類型最大生物量的比值，計算方法：

式中，RBDij為j生態(tài)系統(tǒng)i像元相對生物量密度；Bij為j生態(tài)系統(tǒng)i像元生物量，通過遙感獲得；CCBj為j類生態(tài)系統(tǒng)頂級群落每像元的生物量，運用生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測數(shù)據(jù)，或樣地調(diào)查數(shù)據(jù)。

2.3 年均植被覆蓋度

式中，CD_AuFi為年均植被覆蓋度；i為年數(shù)；j為旬?dāng)?shù)；DecFij為第i年第j旬影像植被覆蓋度。

2.4 植被覆蓋度年變異系數(shù)

式中，CD_CVFi為植被覆蓋度年變異系數(shù)；i為年數(shù)；j為旬?dāng)?shù)；DecFij為第i年第j旬影像植被覆蓋度。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及其變化

3.1.1 森林生態(tài)系統(tǒng)生物量變化

3.1.1.1 年生物量

遼寧省沿海區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)生物量2000年為613.82萬t；2010年為705.53萬t；2015年為1056萬t；年生物量為上升趨勢。

3.1.1.2 相對生物量密度

森林生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度2000—2015年總體處于退化狀態(tài)。2000—2010年相對生物量退化，主要集中于大連市，由于沿海開發(fā)力度較大，森林植被相對有所破壞，2010—2015年，大連市森林生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度呈現(xiàn)轉(zhuǎn)好趨勢。

表1 森林生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度各等級面積及比例

3.1.2 森林生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度變化

3.1.2.1 年均植被覆蓋度

遼寧省沿海區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)中，約5%的面積為低植被覆蓋度，20%～30%的面積為較低植被覆蓋度，近50%的面積為中植被覆蓋度，10%～20%的面積為較高植被覆蓋度。2000—2015年，森林生態(tài)系統(tǒng)年均植被覆蓋度狀況總體呈好轉(zhuǎn)趨勢，約6%的較低植被覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)化為中植被覆蓋度和較高植被覆蓋度。

圖1 森林生態(tài)系統(tǒng)年均植被覆蓋度各等級面積及比例

3.1.2.2 植被覆蓋度年變異系數(shù)

遼寧省沿海區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度年變異系數(shù)分級情況顯示，97%以上的區(qū)域為低級別區(qū)域和較低級別區(qū)域。2000—2015年間，約6%的低級別區(qū)域轉(zhuǎn)出至較低級別區(qū)域。

圖2 森林生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度年變異系數(shù)各等級面積及比例

3.2 草地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及其變化

3.2.1 草地生態(tài)系統(tǒng)生物量變化

3.2.1.1 年生物量

遼寧省沿海區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)生物量2000年為4.82萬t；2010年為1.44萬t；2015年為4.96萬t；年生物量呈先下降后上升趨勢。

3.2.1.2 相對生物量密度

海岸帶草地生態(tài)系統(tǒng)面積相對較小，草地生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度2000—2015年總體呈現(xiàn)逐步轉(zhuǎn)好的狀態(tài)。草地生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度在低級別中面積所占比例逐漸增加，由0%增加至2015年的2.6%。

表2 草地生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度各等級面積及比例

3.2.2 草地生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度變化

3.2.2.1 年均植被覆蓋度

遼寧省沿海區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)中，2000—2010年逾80%的面積為較低植被覆蓋度區(qū)域。2010—2015年，超過1/2的較低植被覆蓋度區(qū)域轉(zhuǎn)出至中植被覆蓋度區(qū)域和較高植被覆蓋度區(qū)域。2000—2015年，草地生態(tài)系統(tǒng)年均植被覆蓋度狀況總體呈好轉(zhuǎn)趨勢。

圖3 草地生態(tài)系統(tǒng)年均植被覆蓋度各等級面積及比例

3.2.2.2 植被覆蓋度年變異系數(shù)

遼寧省沿海區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度年變異系數(shù)分級情況顯示，2000—2010年，逾99%的區(qū)域處于低級別和較低級別；2010—2015年，近9%的區(qū)域由較低級別轉(zhuǎn)出至中級別、較高級別和高級別。

圖4 草地生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度年變異系數(shù)各等級面積及比例

3.3 濕地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及其變化

3.3.1 濕地生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度變化

3.3.1.1 年生物量

遼寧省沿海區(qū)域濕地生態(tài)系統(tǒng)生物量2000年為1.45萬t；2010年為71.66萬t；2015年為31.87萬t；年生物量呈先上升后下降的趨勢。

3.3.1.2 相對生物量密度

遼寧省沿海區(qū)域濕地生態(tài)系統(tǒng)面積相對較小，濕地生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度2000—2015年總體呈現(xiàn)逐步轉(zhuǎn)好的狀態(tài)。變化較為明顯的主要是營口市，由于營口市城市化建設(shè)的不斷擴大，濕地生態(tài)系統(tǒng)面積有所減少，2010—2015年變化較為明顯。

表3 濕地生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度各等級面積及比例

3.3.2 濕地生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度變化

3.3.2.1 年均植被覆蓋度

遼寧省沿海區(qū)域濕地生態(tài)系統(tǒng)中，約60%的面積為低植被覆蓋度，約20%的面積為較低植被覆蓋度，10%～20%的面積為中植被覆蓋度。2000—2015年，濕地生態(tài)系統(tǒng)年均植被覆蓋度狀況總體呈好轉(zhuǎn)趨勢。

圖5 濕地生態(tài)系統(tǒng)年均植被覆蓋度各等級面積及比例

3.3.2.2 植被覆蓋度年變異系數(shù)

遼寧省沿海區(qū)域濕地生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度年變異系數(shù)分級情況顯示，55%～65%的區(qū)域處于較低級別，10%～25%的區(qū)域處于中級別；2000—2015年間，低級別區(qū)域和較低級別區(qū)域總體上轉(zhuǎn)出至中級別區(qū)域和較高級別區(qū)域。

圖6 濕地生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度年變異系數(shù)各等級面積及比例

4 結(jié)論與討論

2000—2015年，遼寧省沿海區(qū)域不同生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量均呈現(xiàn)不同的變化狀態(tài)，森林生態(tài)系統(tǒng)年生物量為上升趨勢，但相對生物量密度總體處于退化狀態(tài)；草地生態(tài)系統(tǒng)年生物量呈先下降后上升趨勢，相對生物量密度總體呈現(xiàn)逐步轉(zhuǎn)好的狀態(tài)；濕地生態(tài)系統(tǒng)年生物量呈先上升后下降的趨勢，濕地生態(tài)系統(tǒng)相對生物量密度總體呈現(xiàn)逐步轉(zhuǎn)好的狀態(tài)。森林、草地、濕地生態(tài)系統(tǒng)的年均植被覆蓋度狀況總體均呈好轉(zhuǎn)趨勢。但由于沿海經(jīng)濟帶的不斷開發(fā)與建設(shè)，自然生態(tài)系統(tǒng)有所減少。因此，應(yīng)加強沿海區(qū)域的保護與修復(fù)，嚴(yán)格執(zhí)法，保障海岸帶生態(tài)環(huán)境安全；積極修復(fù)已經(jīng)破壞的海岸帶濕地，維護海岸帶濕地的生態(tài)功能，發(fā)揮海岸帶濕地對污染物的截留、凈化作用；建立健全濕地保護與合理利用機制，適度開發(fā)的原則，正確處理濕地保護與利用的關(guān)系，積極發(fā)展?jié)竦厣鷳B(tài)旅游、生態(tài)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，探索濕地生態(tài)經(jīng)濟的發(fā)展新模式，促進濕地保護可持續(xù)發(fā)展。